公路橋梁中大跨度橋梁設計的應用

戴暉

摘 要：我國城市建設進程的推進，增加了對公路橋梁的建設。一般情況下，在公路橋梁的設計施工中，大跨度橋梁都處于樞紐部位或者是咽喉地段，是公路橋梁建設中的一項重要組成部分。為了實現大跨度橋梁在公路橋梁中的重要作用，需要對大跨度橋梁進行科學、合理的設計，以實現良好的應用。

關鍵詞：公路橋梁；大跨度；橋梁設計

大跨度橋梁是公路橋梁設計施工中的重要組成部分，在公路橋梁的使用中具有重要的作用。為了保證公路橋梁的使用質量，在設計大跨度橋梁的時候，需要格外注意。相對來說，選擇橋型的時候，存在一定的復雜性和難度，保證橋梁設計方案和橋梁設置的合理，是影響公路橋梁建設的工程造價和使用功能的一項重要因素。因此，公路橋梁施工單位應該重視對大跨度橋梁的設計。

1 公路橋梁大跨度優化設計的應用

1.1 簡述大跨度橋梁優化設計的必然

大跨度橋梁是公路橋梁中的重要組成部分，具有不同的形式。例如，懸索橋、懸臂桁架橋、斜拉橋和拱橋等。隨著社會經濟的發展，出現了很多新型的橋式，包括索托橋、索桁橋、全索橋和斜拉2懸吊混合體系橋等。根據統計，當前世界日本明石海峽大橋是最大跨度的懸索橋建造于1998年，主跨度達到1991m；而日本多多羅橋主跨度為890m，是世界最大跨度的斜拉橋，建立于1999年。我國公路橋梁的發展中，江蘇潤楊長江公路大橋是我國最大跨徑的懸索橋是，主跨度達到1490m，在世界懸索橋行列中位居第三；江蘇南京長江第二大橋，主跨度達到628m，是我國最大跨徑的斜拉橋為，在世界鋼箱梁斜拉橋中位列第三。這些資料都表明，目前，我國的公路橋梁的設計和施工已經得到了很好的發展。大跨度橋梁的設計，結構設計是為了保證橋梁結構的安全性、經濟性和適用性以及美觀性。傳統的橋梁設計，受到設計經驗的限制，不能滿足新的大跨度橋梁設計施工要求，需要對大跨度橋梁進行優化設計。

1.2 大跨度橋梁的優化設計

在公路橋梁的設計施工中，進行大跨度橋梁的優化設計，主要是利用變量的方式體現出所有參與設計計算的量部分，需要以滿足相關的施工規范和規定作為前提，形成以全部結構設計作為可行方案的領域，通過一定的數學手段，按照公路橋梁預定的要求，得出最優的應用方案。雖然實現局部最優，并不能等同于整體最優，但是卻有利于實現整體最優，并且可以促進橋梁結構的發展。目前，在公路橋梁的大跨度優化設計的過程中，主要的優化內容包括：

1.2.1 索塔的結構優化

在公路橋梁的施工過程中，優化大跨度橋梁設計中，對索塔的結構進行優化是優化內容的一部分。對索塔的優化，主要是對塔的受力合理性和塔高進行優化。如果塔太高，在施工中會增加施工難度，并且加大工程造價成本；如果塔太低，拉索的工作效率會降低，拉索和主梁的受力也會增加。所以，如果單獨優化塔高是不經濟的，需要結合其它部分綜合考慮。同時，需要重視對塔的結構形式、纜索錨固形式、塔的受力合理性、纜索形式和錨固點的分布等的設計，才能保證大跨度橋梁設計的合理性。

1.2.2 斜拉索或者主纜的動力優化

目前，公路橋梁的設計施工中，大跨度橋梁的設計出現了很多新型的橋式，例如全索橋、斜拉-懸吊混合體系等。這些新型的橋式存在共同的特點，就是全部都由纜索支承，并且橋面比較柔，屬于柔性結構。在應用拉索的過程中，受到外部的激勵，會發生一些大幅的振動。例如，出現風雨天氣的時候，發生的風雨振現象，拉索和主梁之間的耦合振動，會引起數據共振和拉索的自激振動等。而拉索產生大幅度的振動，很容易造成拉索錨固端的疲勞，導致拉索的使用壽命降低。情況嚴重時，甚至會對橋梁的安全造成一定的威脅。所以，在大跨度橋梁的優化設計過程中，需要重視對動力問題的設計。

2 公路橋梁大跨度結構設計的應用

2.1 簡支空心板結構橋型的應用

公路橋梁的大跨度橋梁設計，還包括對大跨度橋梁結構的設計，選擇上部構造形式的時候，應該根據公路橋梁的實際施工情況，對其受力特點、經濟性和施工技術難度等進行綜合考慮。簡支空心板結構的橋型，相對來說，具有成熟的施工技術，在施工的時候比較方便；但是這種橋型的跨徑比較小，梁高大。因為橋梁的跨徑受到一定的限制，容易造成跨溝橋梁高跨比不協調，不能發揮良好的美觀性。上部構造不能符合公路橋梁路線中超高線和小半徑，并且高墩的數量增加，橋面中出現了較多的伸縮裂縫，橋梁的行駛條件比較差。所以，在具有較大跨度的山區中，這種橋型一般都在填土不高和地形相對平緩的高、中、小橋中。

2.2 預制拼裝多梁式T梁的應用

預制拼裝多梁式T梁在中等跨徑橋中應用，具有方便施工和節約工程造價的特點，比整體式箱梁的工程造價低。在中等跨徑直梁橋中，預制拼裝多梁式T梁是一種應用比較廣泛的大跨度橋梁結構。但是，相對于曲線梁來說，T梁屬于開口斷面，抗扭及梁體平衡受力能力均箱梁差，曲梁的彎矩作用會對建筑下部產生較大的不平衡力。但是，當曲線橋中的彎曲程度比較小的時候，曲線T梁橋應用直梁設計，通過翼緣板的寬度實現對平面線形的調整，可以減少曲梁的彎扭作用。在一定的程度上，可以對曲線T梁橋在施工和受力上的不足進行有效的彌補。雖然曲線橋的直線設置部分會受到恒載和活載不平衡的影響，存在變位曲線，但是相對于曲線梁來說比較小。所以，大跨度橋梁的設計過程中，可以應用加強橫向聯系的措施，以提高公路橋梁結構的整體性。但是，如果橋梁的跨經度較大，最適宜已經用懸臂澆筑箱梁。對于中等跨徑的橋梁，不論應用哪一種施工方式進行箱梁橋施工，都會產生較高的費用，相對來說，預制拼裝多梁式T梁具有更好的應用。

2.3 大跨區橋梁下部結構的設計

在設計大跨度橋梁的下部結構的時候，必須滿足建筑上部結構對支撐力的要求。同時，大跨度橋梁下部結構的設計，應該保證和上部結構的外形相互協調，并保持布置的均勻性。目前，公路橋梁的設計過程中，應用比較廣泛的橋墩形式是柱式墩，具有較輕的自重和良好的結構穩定性。并且，在施工的時候具有快捷和方便的特點，具有輕穎美觀的外觀。對于高墩，不僅要驗算正常情況下，橋梁的使用極限，還需要保證計算橋梁的承載能力。

3 總 結

綜上所述，公路橋梁的施工過程中，大跨度橋梁的設計具有重要的作用，是影響公路橋梁施工質量和使用壽命的一項關鍵因素。在設計大跨度橋梁的時候，實現對大跨度橋梁的優化設計和結構設計，才能保證設計作用的全面發揮。

參考文獻

[1]朱劍.大跨度橋梁設計在公路橋梁中的應用[J].民營科技，2012（12）：203～205.

[2]盧劍橋.山區公路大跨度橋梁設計關鍵問題的探討[J].科技創新導報.2012.（14）：53～55.

[3]戎仕騰.大跨度橋梁施工技術要點分析[J].黑龍江交通科技.2013.（11）：183.

[4]姚昌榮，李亞東，梁東.山區大跨度橋梁結構選型[J].橋梁建設，2012，30（06）：14～16.